Disordered materials studies with high intensity total diffractometer at J-PARC

J-PARC高強度全散乱装置NOVAにおける不規則構造系材料の研究

鈴谷 賢太郎; 大下 英敏*; 大友 季哉*; 池田 一貴*; 瀬谷 智洋*; 金子 直勝*; 藤崎 布美佳*

Suzuya, Kentaro; Oshita, Hidetoshi*; Otomo, Toshiya*; Ikeda, Kazutaka*; Seya, Tomohiro*; Kaneko, Naokatsu*; Fujisaki, Fumika*

J-PARC物質生命科学実験施設のNOVA分光器は、ヘリウム3検出器900本とGEM型検出器(初期ビームモニターと透過モニター)を備えた高強度全散乱装置である。水素貯蔵材料のような乱れた結晶構造を持つ物質やガラスや液体のような構造不規則系物質の構造解析に適している。たとえば、シリカガラス(円柱状、長さ20mm, 直径7mm)の試料では、Q=15(1/)まで十分な統計精度のデータを得るのに1秒、35(1/)まででも20秒で測定できる。したがって、これまでは不可能であった構造不規則系物質の構造の動的変化を秒単位で観察することが可能である。当日は、非晶質材料のいくつかの成果を中心にNOVAの性能について報告する。

NOVA has almost 900 3-helium gas detectors for neutron diffraction measurements. Two Gas Electron Multiplier (GEMs) are installed as an incident-neutron and a transmission beam monitors. The performance of NOVA has been confirmed by several samples: structural analysis of crystalline and amorphous samples are demonstrated, the instrument background is low enough to measure S(Q) with the order of several ten mg for an hour. Typical S(Q) of silica glass (cylindrical rod, 20 mm long, and 7 mm diameter) is obtained up to 15 (1/) for 1 sec and up to 35 (1/) for 20 sec. These results show that NOVA is a powerful instrument for in situ dynamic investigation of rapid structural transformation in supercooled liquids and in hydrogen storage materials. Some of recent results of disordered materials on NOVA will be presented.